CN109799764A - 一种液压伺服执行***测试分析装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液压伺服执行***测试分析装置及方法，包括主板、触摸屏和外壳，所述主板和触摸屏设置在外壳中，所述主板包含处理器、FPGA、采集电路和驱动电路，所述采集电路包括位移传感器调理电路和流量/压力变送器，所述驱动电路包括伺服阀驱动电路；所述外壳包括上盖和底盖，所述触摸屏通过屏幕压板设置在上盖的背面，所述主板设置在屏幕压板背面。本发明实现了伺服***测试的一体化和便携化，测试可以在现场开展，实现了自动程控测试，使得测试的专业要求降低；实现了自动数据分析功能，缩短了问题解决的时间；实现了电池供电，可以在各种条件下快速开展测试。
Description
技术领域
本发明涉及一种测试分析装置及方法，尤其涉及一种液压伺服执行***测试分析装置及方法。
背景技术
液压伺服***作为设备安全、稳定运行的核心部件，需要定期进行检修和维护。而目前由于缺乏方便有效的检测工具，普遍采用定期停机后拆下伺服***发回生产厂家做维护和检测，这其中有相当一部分伺服***其实运行状况依然良好，并不需要过度检修，因此浪费了大量时间，影响经济效益。即使生产厂家也没有一套可以涵盖完整功能测试的设备，都是采用多个分立测试仪器采集数据后人工验算的方式来判断，普遍存在测试***庞大、成本高昂、使用难度较大、测试项目遗漏和数据游离不精确的问题。而且由于运行工况的差异，并不能保证在检修间隔内***不提前发生故障。由于***高度集成化，使得故障排除难度较大，一旦发生问题这需要耗费大量的人力和物力在就地设备与控制***之间来回排查，很难实现故障的快速定位。因此，在工程应用中寻找一种简便、快捷的方法进行伺服***的检测和排障显得尤为重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种液压伺服执行***测试分析装置及方法，实现自动分析取代人工数据处理，将目前庞大的***与仪器整合小型化，实现手持和便携。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种液压伺服执行***测试分析装置，包括主板、触摸屏和外壳，所述主板和触摸屏设置在外壳中，所述主板包含处理器、FPGA、采集电路和驱动电路，所述采集电路包括位移传感器调理电路和流量/压力变送器，所述驱动电路包括伺服阀驱动电路；所述外壳包括上盖和底盖，所述触摸屏通过屏幕压板设置在上盖的背面，所述触摸屏与上盖的接触处设有垫片，所述主板设置在屏幕压板背面。
进一步的，所述外壳中设有电池，所述电池通过电池压板设置在主板背面，所述底盖罩设在电池上并与上盖固定连接，所述电池与主板电连接。
进一步的，所述外壳底部设有连接器，所述连接器与主板电连接；所述上盖的正面设有薄膜按键，所述薄膜按键与触摸屏电连接，所述触摸屏与主板电连接；所述外壳底部设有把手。
本发明为解决上述技术问题而采用的另一技术方案是提供一种液压伺服执行***测试分析方法，包括如下步骤：
S1：进行传感器和液压伺服***阀门的硬件连接，并对传感器进行初始化；
S2：开始测试，设定测试项目，加载测试参数，控制阀门完成测试行程；
S3：汇总测试数据，并对测试数据进行处理，通过计算分析测试数据得到测试结果；
S4：测试完成，控制阀门归位，将测试结果通过触摸屏显示。
进一步的，所述步骤S1具体包括：S11：硬件连接，将液压伺服***的阀门传感器和阀门控制电路连接到FPGA；所述阀门传感器包括阀门位移传感器、阀门流量传感器和阀门压力传感器，所述阀门位移传感器通过位移传感器调理电路接入FPGA，所述阀门流量传感器和阀门压力传感器通过流量/压力变送器输入FPGA，所述阀门控制电路通过伺服阀驱动电路连接到FPGA；S12：对步骤S11中接入的传感器进行初始化。
进一步的，所述步骤S2具体包括：S21：通过触摸屏设定测试项目，并根据测试项目加载测试参数；S22：FPGA将测试项目和测试参数信息传输给处理器，处理器根据测试项目和测试参数信息设定阀门执行指令；S23：处理器控制FPGA进行阀门位移数据采集，将阀门位置反馈到处理器，处理器根据反馈和阀门执行指令计算出相应的驱动输出电流后通过FPGA经由伺服阀驱动电路进行阀门位置的控制，形成执行指令、反馈及输出的阀门位置闭环输出；S24：在步骤S23进行阀门位置控制的同时，FPGA进行传感器数据采集，FPGA控制采集电路对多路信号进行采样转换后存储在RAM，处理器读取RAM存储的数据并且实时通过触摸屏显示波形；FPGA进行数据采集的采样速度为250k每秒。
进一步的，所述步骤S21中测试项目包括位移传感器测试、伺服阀线圈测试、阀门校准、阀门响应测试、阀门快关测试、阀门迟缓率测试、阀门偏置电流测试、阀门摩擦力测试和阀门位置控制。
进一步的，所述处理器包括主处理器和协处理器，所述主处理器对测试数据进行汇总、计算和分析；所述协处理器以最高优先级实时处理阀门位置闭环控制，所述协处理器采用低功耗内核，同时对***电源进行管理；所述主处理器和协处理器均与FPGA连接，所述主处理器和协处理器均能通过FPGA访问所有输入和输出数据。
进一步的，所述步骤S3中对测试数据的分析计算包括摩擦力计算、阀门快关时间计算、阀门响应时间计算、阀门移动速度计算、阀门迟缓率计算和阀门偏置电流计算，以及伺服***故障阀门卡涩、阀门泄漏和位移传感器抖动分析。
进一步的，所述的阀门快关测试包括如下步骤：S51：处理器输出阀门最大开门指令，FPGA通过伺服阀驱动电路控制阀门打开，同时FPGA以1ms的采样速度实时采集阀门位置和阀门移动速度信息；S52：根据实时采集的阀门位置信息判断当前阀门到达全开位置并稳定后，处理器输出快关电磁阀关断指令；S53：快关电磁阀控制阀门关闭，直到阀门位置到达关门位置，测试完成；同时在触摸屏上显示整个过程的阀门位置和阀门移动速度曲线；S54：通过阀门位置到达关门位置的时间和快关电磁阀关断指令发出的时间计算出阀门的快关时间。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的液压伺服执行***测试分析装置及方法，实现了伺服执行***测试的一体化和便携化，是测试可以在现场开展，而无需拆除后运回生产厂家；大大节约了测试时间，使单台设备的测试时间从几个小时减少到30分钟左右；实现了自动程控测试的功能，使得测试的专业要求大大降低，一线工人即可完成测试，可以加快问题的处理；实现了自动数据分析功能，可以在测试现场第一时间取得测试结果，大大缩短了问题解决的时间，而且可以避免数据错误和作假；实现了电池供电，可以在各种条件下快速开展测试。
附图说明
图1为本发明实施例中液压伺服执行***测试分析装置结构示意图；
图2为本发明实施例中液压伺服执行***测试分析装置框图；
图3为本发明实施例中液压伺服执行***测试分析方法流程图。
图中：
1底盖 2电池 3电池压板
4主板 5屏幕压板 6触摸屏
7垫片 8上盖 9连接器
10把手 11薄膜按键
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图1为本发明实施例中液压伺服执行***测试分析装置框图；图2为本发明实施例中液压伺服执行***测试分析装置结构示意图。
请参见图1和图2，本发明实施例的液压伺服执行***测试分析装置，包括主板4、触摸屏6和外壳，所述主板4和触摸屏6设置在外壳中，所述主板4包含处理器、FPGA、采集电路和驱动电路，所述采集电路包括位移传感器调理电路和流量/压力变送器，所述驱动电路包括伺服阀驱动电路；所述外壳包括上盖8和底盖1，所述触摸屏6通过屏幕压板5设置在上盖8的背面，所述触摸屏6与上盖8的接触处设有垫片7，所述主板4设置在屏幕压板5背面。
具体的，本发明实施例的液压伺服执行***测试分析装置，外壳中设有电池2，电池2通过电池压板3设置在主板4背面，所述底盖1罩设在电池2上并与上盖8固定连接，所述电池3与主板4电连接。外壳底部设有连接器9，连接器9与主板4电连接；所述外壳底部设有把手10；上盖8的正面设有薄膜按键11，所述薄膜按键11与触摸屏6电连接，所述触摸屏与主板4电连接。
请参见图3，本发明实施例的液压伺服执行***测试分析方法，包括如下步骤：S1：进行传感器和液压伺服***阀门的硬件连接，并对传感器进行初始化；S2：开始测试，设定测试项目，加载测试参数，控制阀门完成测试行程；S3：汇总测试数据，并对测试数据进行处理，通过计算分析测试数据得到测试结果；S4：测试完成，控制阀门归位，将测试结果通过触摸屏显示。
请同时参见图2，本发明提供的液压伺服执行***测试分析方法，步骤S1具体包括：S11：硬件连接，将液压伺服***的阀门传感器和阀门控制电路连接到FPGA；所述阀门传感器包括阀门位移传感器、阀门流量传感器和阀门压力传感器，所述阀门位移传感器通过位移传感器调理电路接入FPGA，所述阀门流量传感器和阀门压力传感器通过流量/压力变送器输入FPGA，所述阀门控制电路通过伺服阀驱动电路连接到FPGA；S12：对步骤S11中接入的传感器进行初始化。
请同时参见图2，本发明实施例的液压伺服执行***测试分析方法，步骤S2具体包括：S21：通过触摸屏设定测试项目，并根据测试项目加载测试参数；S22：FPGA将测试项目和测试参数信息传输给处理器，处理器根据测试项目和测试参数信息设定阀门执行指令；S23：处理器控制FPGA进行阀门位移数据采集，将阀门位置反馈到处理器，处理器根据反馈和阀门执行指令计算出相应的驱动输出电流后通过FPGA经由伺服阀驱动电路进行阀门位置的控制，形成执行指令、反馈及输出的阀门位置闭环输出；S24：在步骤S23进行阀门位置控制的同时，FPGA进行传感器数据采集，FPGA控制采集电路对多路信号进行采样转换后存储在RAM，处理器读取RAM存储的数据并且实时通过触摸屏显示波形；FPGA进行数据采集的采样速度为250k每秒。
具体的，本发明实施例的液压伺服执行***测试分析方法，所述处理器包括主处理器和协处理器，所述主处理器对测试数据进行汇总、计算和分析；所述协处理器以最高优先级实时处理阀门位置闭环控制，所述协处理器采用低功耗内核，同时对***电源进行管理；所述主处理器和协处理器均与FPGA连接，所述主处理器和协处理器均能通过FPGA访问所有输入和输出数据。
具体的，本发明实施例的液压伺服执行***测试分析方法，步骤S21中测试项目包括位移传感器测试、伺服阀线圈测试、阀门校准、阀门响应测试、阀门快关测试、阀门迟缓率测试、阀门偏置电流测试、阀门摩擦力测试和阀门位置控制。步骤S3中对测试数据的分析计算包括摩擦力计算、阀门快关时间计算、阀门响应时间计算、阀门移动速度计算、阀门迟缓率计算和阀门偏置电流计算，以及伺服***故障阀门卡涩、阀门泄漏和位移传感器抖动分析。
以阀门快关测试为例,阀门快关测试包括如下步骤：S51：处理器输出阀门最大开门指令，FPGA通过伺服阀驱动电路控制阀门打开，同时FPGA以1ms的采样速度实时采集阀门位置和阀门移动速度；S52：根据实时采集的阀门位置信息判断当前阀门到达全开位置并稳定后，处理器输出快关电磁阀关断指令；S53：快关电磁阀控制阀门关闭，直到阀门位置到达关门位置，测试完成；同时在触摸屏上显示整个过程的阀门位置和阀门移动速度曲线；S54：通过阀门位置到达关门位置的时间和快关电磁阀关断指令发出的时间计算出阀门的快关时间。
在快关测试中引入了快关电磁阀地控制，因此可以更加详细和准确地计算快关时间，包括快关电磁阀地延迟测试以及阀门本体地快关时间。由于引入了阀门移动速度的测量，可以根据阀门移动速度地变化来判断关门过程地结束，从而计算快关时间。而且阀门移动速度地引入可以很好地判断阀门是否有合适地缓冲区来避免快关过程对阀门地机械冲击，从而保护阀门。当阀门速度突然减缓时可以认定为快关过程结束，可以认定此刻为快关结束时间。当阀门速度突然减缓时地阀门实际位置可以判断阀门是否有合适地缓冲区。该装置的快关测试相较于传统地快关测试有以下优点：1.整个测试过程有程序自动控制完成并直接展示最终测试结果，无需第三方设备或人为参与控制或计算；2.加入了快关电磁阀地控制指令，可以更加全面准确地掌握快关过程各个部分地性能；3.引入了阀门移动速度地测量，给自动计算快关时间提供了很好地依据，并且可以很好地用来判断阀门缓冲区地设置是否合理。
综上所述，本发明提供的液压伺服执行***测试分析装置及方法，实现了伺服执行***测试的一体化和便携化，使测试可以在现场开展，而无需拆除后运回生产厂家；大大节约了测试时间，使单台设备的测试时间从几个小时减少到30分钟左右；实现了自动程控测试的功能，使得测试的专业要求大大降低，一线工人即可完成测试，可以加快问题的处理；实现了自动数据分析功能，可以在测试现场第一时间取得测试结果，大大缩短了问题解决的时间，而且可以避免数据错误和作假；实现了电池供电，可以在各种条件下快速开展测试。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
Claims (10)
1.一种液压伺服执行***测试分析装置，其特征在于，包括主板(4)、触摸屏(6)和外壳，所述主板(4)和触摸屏(6)设置在外壳中，所述主板(4)包括处理器、FPGA、采集电路和驱动电路，所述采集电路包括位移传感器调理电路和流量/压力变送器，所述驱动电路包括伺服阀驱动电路；所述外壳包括上盖(8)和底盖(1)，所述触摸屏(6)通过屏幕压板(5)设置在上盖(8)的背面，所述触摸屏(6)与上盖(8)的接触处设有垫片(7)，所述主板(4)设置在屏幕压板(5)背面。
2.如权利要求1述的液压伺服执行***测试分析装置，其特征在于，所述外壳中设有电池(2)，所述电池(2)通过电池压板(3)设置在主板(4)背面，所述底盖(1)罩设在电池(2)上并与上盖(8)固定连接，所述电池(3)与主板(4)电连接。
3.如权利要求1述的液压伺服执行***测试分析装置，其特征在于，所述外壳底部设有连接器(9)，所述连接器(9)与主板(4)电连接；所述上盖(8)的正面设有薄膜按键(11)，所述薄膜按键(11)与触摸屏(6)电连接，所述触摸屏与主板(4)电连接；所述外壳底部设有把手(10)。
4.一种液压伺服执行***测试分析方法，其特征在于，采用如权利要求1-3任一项所述的液压伺服执行***测试分析装置，包括如下步骤：
S1：进行传感器和液压伺服***阀门的硬件连接，并对传感器进行初始化；
S2：开始测试，设定测试项目，加载测试参数，控制阀门完成测试行程；
S3：汇总测试数据，并对测试数据进行处理，通过计算分析测试数据得到测试结果；
S4：测试完成，控制阀门归位，将测试结果通过触摸屏显示。
5.如权利要求4所述的液压伺服执行***测试分析方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
S11：硬件连接，将液压伺服***的阀门传感器和阀门控制电路连接到FPGA；所述阀门传感器包括阀门位移传感器、阀门流量传感器和阀门压力传感器，所述阀门位移传感器通过位移传感器调理电路接入FPGA，所述阀门流量传感器和阀门压力传感器通过流量/压力变送器输入FPGA，所述阀门控制电路通过伺服阀驱动电路连接到FPGA；
S12：对步骤S11中接入的传感器进行初始化。
6.如权利要求5所述的液压伺服执行***测试分析方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
S21：通过触摸屏设定测试项目，并根据测试项目加载测试参数；
S22：FPGA将测试项目和测试参数信息传输给处理器，处理器根据测试项目和测试参数信息设定阀门执行指令；
S23：处理器控制FPGA进行阀门位移数据采集，将阀门位置反馈到处理器，处理器根据反馈和阀门执行指令计算出相应的驱动输出电流后通过FPGA经由伺服阀驱动电路进行阀门位置的控制，形成执行指令、反馈及输出的阀门位置闭环输出；
S24：在步骤S23进行阀门位置控制的同时，FPGA进行传感器数据采集，FPGA控制采集电路对多路信号进行采样转换后存储在RAM，处理器读取RAM存储的数据并且实时通过触摸屏显示波形；FPGA进行数据采集的采样速度为250k每秒。
7.如权利要求6所述的液压伺服执行***测试分析方法，其特征在于，所述步骤S21中测试项目包括位移传感器测试、伺服阀线圈测试、阀门校准、阀门响应测试、阀门快关测试、阀门迟缓率测试、阀门偏置电流测试、阀门摩擦力测试和阀门位置控制。
8.如权利要求6所述的液压伺服执行***测试分析方法，其特征在于，所述处理器包括主处理器和协处理器，所述主处理器对测试数据进行汇总、计算和分析；所述协处理器以最高优先级实时处理阀门位置闭环控制，所述协处理器采用低功耗内核，同时对***电源进行管理；所述主处理器和协处理器均与FPGA连接，所述主处理器和协处理器均能通过FPGA访问所有输入和输出数据。
9.如权利要求6所述的液压伺服执行***测试分析方法，其特征在于，所述步骤S3中对测试数据的分析计算包括摩擦力计算、阀门快关时间计算、阀门响应时间计算、阀门移动速度计算、阀门迟缓率计算和阀门偏置电流计算，以及伺服***故障阀门卡涩、阀门泄漏和位移传感器抖动分析。
10.如权利要求7所述的液压伺服执行***测试分析方法，其特征在于，所述的阀门快关测试包括如下步骤：
S51：处理器输出阀门最大开门指令，FPGA通过伺服阀驱动电路控制阀门打开，同时FPGA以1ms的采样速度实时采集阀门位置和阀门移动速度；
S52：根据实时采集的阀门位置信息判断当前阀门到达全开位置并稳定后，处理器输出快关电磁阀关断指令；
S53：快关电磁阀控制阀门关闭，直到阀门位置到达关门位置，测试完成；同时在触摸屏上显示整个过程的阀门位置和阀门移动速度曲线；
S54：通过阀门位置到达关门位置的时间和快关电磁阀关断指令发出的时间计算出阀门的快关时间。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20190524 |